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Untersuchung von Beta-Amyloid mit 3D-Mikroskopie

Projektdetails:

Thematik: Ursachenforschung
Förderstatus:abgeschlossen
Art der Förderung:Research
Institution:Universität Ulm, Institut für Protein Biochemie
Projektleitung:Prof. Dr. Marcus Fändrich
Laufzeit:01. November 2017 - 31. Oktober 2019
Fördersumme:100.000,00 Euro
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Um Alzheimer zu heilen, müssen wir die Ursachen der Krankheit entschlüsseln – ein langwieriger Prozess. Helfen Sie uns darum mit einer Fördermitgliedschaft.


Was wird erforscht?

Ein charakteristisches Merkmal der Alzheimer-Erkrankungen sind Protein-Ablagerungen aus Beta-Amyloid. Die giftigen Vorstufen von Beta-Amyloid stören die Kommunikation von Nervenzellen im Gehirn und führen zu deren Absterben. Deshalb ist es wichtig, den Aufbau und die verschiedenen Entwicklungsstufen des Beta-Amyloid-Proteins genau zu verstehen. Dieser Aufgabe hat sich Prof. Marcus Fändrich von der Universität Ulm verschrieben.

Wie geht Prof. Marcus Fändrich dabei vor?

Der Ulmer Forscher verwendet in diesem Projekt das innovative und kürzlich mit dem Nobelpreis prämierte Verfahren der Elektronen-Kryomikroskopie. Dabei wird der Untersuchungsgegenstand vor der Mikroskopie rasch auf minus 180 Grad Celsius gekühlt. Die Proben werden also „schockgefrostet“. Dadurch bleibt die Proteinstruktur intakt und auch kleinste Strukturen können unter dem Mikroskop dreidimensional sichtbar gemacht werden.

Was ist das Ziel des Forschungsprojekts?

Die Forschungsgruppe um Prof. Fändrich will in diesem Grundlagenforschungsprojekt den genauen Aufbau von Beta-Amyloid von der Entstehung bis zur Verklumpung zu Plaques untersuchen. Durch das neue Verfahren der Elektronen-Kryomikroskopie sind wesentlich detailliertere Ergebnisse zu erwarten, als mit herkömmlichen Untersuchungsmethoden. Die Ergebnisse sollen eine Grundlage für die Entwicklung von neuen Diagnoseverfahren und Therapiestrategien bilden.

Was konnte Prof. Dr. Marcus Fändrich herausfinden?

Die Forschungsgruppe um Prof. Fändrich konnte bestätigen, dass bestimmte Struktureigenschaften in den Vorstufen von Beta-Amyloid mit einer besonders starken Schadwirkung für Nervenzellen einhergehen. Diese Vorstufen nennt man Oligomere. Die schädigende Wirkung dieser Vorstufen wurde untersucht und es konnten deutliche Unterschiede festgestellt werden. Es wurden verschiedene Vorstufen von Beta-Amyloid verwendete, die sich in ihrer Beschaffenheit, etwa in ihrer Form und Größe, unterschieden. Ferner unterschieden sie sich in Eigenschaften wie der Struktur- und Oberflächeneigenschaften. Die Vorstufen mit einer hohen Oberflächen-Hydrophobizität scheinen besonders giftig für Nervenzellen.
In einem weiteren Schritt wurden die identifizierten Vorstufen einer hochauflösenden Strukturuntersuchung durch Elektronen-Kryomikroskopie zugeführt, um langfristig die molekularen Details der Beta-Amyloid-Ablagerungen aufzuklären und letztendlich auch den Mechanismus ihrer schädigenden Wirkung besser verstehen zu können. Diese Arbeiten zum strukturellen Aufbau sind wichtig, da sie die Grundlage für neuartige Wege in der Alzheimer-Behandlung liefern könnten. 

Wofür wurden die Fördermittel verwendet?

Die Fördermittel entfielen auf Personalkosten für eine Mitarbeiterstelle (70.000 Euro), Labormaterialien (20.000) und Reisekosten zur Weiterbildung (10.000 Euro). Geplant waren zwei Forschungsaufenthalte in den USA.

Wissenschaftliche Publikationen auf Basis des geförderten Projekts

Kollmer, M., Close, W., Funk, L., Rasmussen, J., Bsoul, A., Schierhorn, A., Schmidt, M., Sigurdson, C. J., Jucker, M., Fändrich, M. (2019) Cryo-EM structure and polymorphism of Aβ amyloid fibrils purified from Alzheimer’s brain tissue. Nature Communications, 10:4760.


Steckbrief:

Prof. Dr. Marcus Fändrich

Jahrgang:
1972
In der Demenz-Forschung seit:
2002
Geburtsort:
Schlüchtern
Familienstand:
verheiratet
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Ich bin Alzheimer-Forscher, weil...

diese auf einer grundlegenden, im lebenden Organismus aber meist unerwünschten chemischen Eigenschaft von Proteinen beruht, nämlich der Bildung von Aggregaten.

Mein Forschungsprojekt ist besonders aussichtsreich, weil...

wir eine hochaktuelle und sich stetig verbessernde Methode der Strukturbiologie nutzen können.

Ich hoffe, dass die Alzheimer-Forschung in 10 Jahren...

Konsens darüber erzielt hat, was die Krankheit auslöst.

Persönliche Nachricht:

Ich danke den Spenderinnen und Spendern, dass sie mit ihrer Förderung einen zumindest für unser Labor neuartigen Forschungsansatz ermöglicht haben.

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